JP3339180B2 - Obstacle detection device - Google Patents

Obstacle detection device

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JP3339180B2
JP3339180B2 JP10755994A JP10755994A JP3339180B2 JP 3339180 B2 JP3339180 B2 JP 3339180B2 JP 10755994 A JP10755994 A JP 10755994A JP 10755994 A JP10755994 A JP 10755994A JP 3339180 B2 JP3339180 B2 JP 3339180B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、外部の空気の温度より
も高い表面温度の障害物から放射される赤外線を検知し
て、障害物の存在を識別する障害物検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an obstacle detecting apparatus which detects infrared rays emitted from an obstacle having a surface temperature higher than the temperature of the outside air and identifies the presence of the obstacle.

【0002】[0002]

【従来の技術】外部の空気の温度よりも高い表面温度の
障害物から放射される赤外線を検知して、障害物の存在
を識別する障害物検出装置を自動車の前面に配置して、
先行車両や歩行者を検出させ、運転中の運転者に警報を
与えたり、自動車に自動減速プログラムを起動させる安
全装置の研究が行なわれている。
2. Description of the Related Art An obstacle detecting device which detects infrared rays emitted from an obstacle having a surface temperature higher than the temperature of the outside air and identifies the presence of the obstacle is arranged on the front of a vehicle.
Research has been conducted on a safety device that detects a preceding vehicle or a pedestrian, gives an alarm to a driving driver, or activates an automatic deceleration program in a car.

【0003】従来の障害物検出装置の例が実開平3−6
7947号に示される。ここでは、鏡筒の奥に配置した
赤外線センサに、鏡筒の先端に配置したレンズで収束し
た赤外線が入射する。鏡筒の外面は、外部の種々の熱源
に直接さらされる。また、鏡筒に太陽光が入射して内表
面が一時的に太陽光に晒されると、局部的な温度上昇が
起こる。
An example of a conventional obstacle detecting device is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-6.
No. 7947. Here, the infrared light converged by the lens disposed at the tip of the lens barrel enters the infrared sensor disposed at the back of the lens barrel. The outer surface of the lens barrel is directly exposed to various external heat sources. When sunlight enters the lens barrel and the inner surface is temporarily exposed to sunlight, a local temperature rise occurs.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】実開平3−67947
号の障害物検出装置では、外部の熱源や太陽光の入射光
に起因して鏡筒やレンズに局部的な温度上昇が起こる
と、温度上昇した部分が数秒間に渡って不要な赤外線の
輻射源となる。そして、識別手段は、この不要な赤外線
が検出素子に発生させる雑音信号を、外部の障害物によ
るものであると誤判断する可能性がある。
Problems to be Solved by the Invention
In the obstacle detection device, if the temperature of the lens barrel or lens rises locally due to an external heat source or the incident light of sunlight, the temperature rise will cause unnecessary infrared radiation for several seconds. Source. Then, the identification means may erroneously determine that the noise signal generated by the unnecessary infrared rays on the detection element is due to an external obstacle.

【0005】また、障害物検出装置を自動車に搭載する
場合、自動車の周囲の空気温度が刻一刻と変化すること
を考慮する必要がある。直射日光を受けた路面上を走行
していて急にトンネルに入った場合等、空気温度の急激
な変化に対して、障害物検出装置の内部温度が一様には
追従できない。鏡筒や集光光学系に、外気温の温度変化
に追従できない高温部分ができると、高温部分から放射
される赤外線は、同様に雑音信号となって、識別手段に
よる障害物の判断を誤らせる。
When an obstacle detecting device is mounted on a vehicle, it is necessary to consider that the air temperature around the vehicle changes every moment. When the vehicle suddenly enters a tunnel while traveling on a road surface exposed to direct sunlight, the internal temperature of the obstacle detection device cannot uniformly follow a rapid change in the air temperature. If a high temperature portion is formed in the lens barrel or the condensing optical system that cannot follow the temperature change of the outside air temperature, the infrared radiation radiated from the high temperature portion also becomes a noise signal, thereby erroneously determining the obstacle by the identification means.

【0006】ところで、障害物検出装置の感度を上げる
方法の1つは、鏡筒を大口径化して検出素子上に集束さ
れる赤外線の強度を高める方法である。しかし、大口径
化した鏡筒は、部材の熱伝導だけでは、もはや全体を一
様に温度管理することが困難になる。そして、鏡筒各部
における温度のばらつきは、同様に、検出素子に雑音信
号を出力させ、識別手段による障害物の判断を誤らせ
る。さらに、大口径化と強度を保つ肉厚化によって鏡筒
の熱容量が増加するため、環境温度の変化に追従できな
い部分から放射される赤外線の量も増加し、大口径化に
よる感度上昇を割り引く大きな雑音信号が形成される。
Incidentally, one method of increasing the sensitivity of the obstacle detection device is to increase the intensity of infrared rays focused on the detection element by increasing the diameter of the lens barrel. However, with a lens barrel having a large diameter, it is no longer possible to uniformly control the temperature of the entire barrel only by conducting heat. In addition, the variation in the temperature of each part of the lens barrel similarly causes the detection element to output a noise signal, thereby causing the identification unit to erroneously determine an obstacle. Furthermore, since the heat capacity of the lens barrel increases due to the increase in diameter and the wall thickness that maintains strength, the amount of infrared radiation radiated from the part that cannot follow changes in the environmental temperature also increases, and a large increase in the sensitivity due to the increase in diameter increases. A noise signal is formed.

【0007】そこで、特別な冷却装置を設けて鏡筒や反
射鏡を冷却し、鏡筒や反射鏡が発生する赤外線のレベル
を大幅に下げることで雑音信号の問題を解決している。
しかし、冷却装置は障害物検出装置を大型化し、取り付
け構造の複雑化、消費電力の増大を招き、冷却に伴う追
加的な断熱構造や結露対策も必要となる。
Therefore, a special cooling device is provided to cool the lens barrel and the reflecting mirror, and the level of infrared rays generated by the lens barrel and the reflecting mirror is greatly reduced to solve the problem of noise signals.
However, the cooling device increases the size of the obstacle detection device, complicates the mounting structure, increases power consumption, and requires an additional heat insulating structure and countermeasures against condensation due to cooling.

【0008】本発明は、鏡筒や集光光学系の温度が速や
かに外部の空気の温度に追従し、特別な冷却装置等に頼
ることなく感度と信頼性を高め得る障害物検出装置を提
供することを目的とする。
The present invention provides an obstacle detecting device in which the temperature of the lens barrel and the condensing optical system quickly follows the temperature of the outside air, and the sensitivity and reliability can be improved without relying on a special cooling device or the like. The purpose is to do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の障害物検出手
段は、赤外線の強度を検出する検出素子と、前記検出素
子の出力から赤外線の強度情報を形成する変換手段と、
外部から取り入れた赤外線を前記検出素子に導いて集光
状態で入力させる鏡筒および集光光学系と、外部の空気
温度を検知して外気温情報を出力する温度検出手段と、
前記強度情報および外気温情報に基づいて障害物を判断
する識別手段と、を有する障害物検出装置において、前
記検出素子は、その冷接点を前記鏡筒に熱連絡して、そ
の温接点から前記赤外線の強度出力を発生させるサーモ
パイル素子であり、かつ、外部の空気を前記鏡筒に熱交
換させる熱交換構造を設けたものである。
The obstacle detecting means of the present invention comprises: a detecting element for detecting the intensity of infrared rays; a converting means for forming infrared intensity information from an output of the detecting element;
A lens barrel and a focusing optical system that guides infrared light taken from outside to the detection element and inputs the light in a focused state, and a temperature detecting unit that detects outside air temperature and outputs outside temperature information,
An identification means for determining an obstacle based on the intensity information and the outside air temperature information.In the obstacle detection device, the detection element thermally connects the cold junction to the lens barrel, and The thermopile element is a thermopile element that generates an infrared intensity output, and has a heat exchange structure that exchanges external air with the lens barrel.

【0010】請求項2の障害物検出手段は、請求項1の
障害物検出装置における前記熱交換構造が、前記外部の
空気を取り入れて、前記鏡筒に沿った強制的な空気流れ
を形成する強制換気手段を含むものである。
According to a second aspect of the present invention, in the obstacle detecting device of the first aspect, the heat exchange structure takes in the outside air and forms a forced air flow along the lens barrel. Includes forced ventilation means.

【0011】請求項3の障害物検出手段は、請求項1ま
たは2記載の障害物検出装置における前記熱交換構造
が、前記鏡筒の外側に筒状の空間を形成して前記鏡筒を
取り囲む、断熱処理した外側筒体と、前記筒状の空間に
外部の空気を取り入れて、前記鏡筒の全周に沿って流す
流路構造と、を含むものである。
According to a third aspect of the present invention, in the obstacle detecting device according to the first or second aspect, the heat exchange structure forms a cylindrical space outside the lens barrel and surrounds the lens barrel. A heat-insulating outer cylindrical body, and a flow channel structure that takes in external air into the cylindrical space and flows along the entire circumference of the lens barrel.

【0012】請求項4の障害物検出手段は、請求項3記
載の障害物検出装置における前記鏡筒が、前記鏡筒の入
口側に配置されて外部の空気の流入を阻止する赤外線透
過部材、を有し、前記熱交換構造が、前記赤外線透過部
材の内側位置の前記鏡筒部材に複数の開口を設け、前記
筒状の空間を流れる空気の一部を、前記鏡筒部材の内壁
に沿って流す流路構造を含むものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an obstacle detecting device according to the third aspect, wherein the lens barrel is disposed on an entrance side of the lens barrel and blocks an inflow of outside air. The heat exchange structure has a plurality of openings in the lens barrel member at a position inside the infrared transmitting member, and a part of the air flowing through the cylindrical space flows along the inner wall of the lens barrel member. It includes a flow channel structure for flowing.

【0013】請求項5の障害物検出装置は、請求項2、
3または4記載の障害物検出装置における前記強制換気
手段が、前記鏡筒の入り口側から取り入れた前記外部の
空気を前記鏡筒に沿って奥側に付勢するファンと、前記
鏡筒の内側で前記サーモパイル素子の冷接点の温度を検
知して内部温度情報を出力する内部温度検出手段と、前
記外気温情報および内部温度情報に応じて前記強制換気
手段の出力を変化させ少なくとも前記背景温度が外部温
度よりも高まった際に、前記ファンの出力を増大させる
冷却制御手段と、を含むものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an obstacle detecting apparatus.
5. A fan, wherein the forced ventilation means in the obstacle detection device according to 3 or 4 urges the external air taken in from an entrance side of the lens barrel to a depth side along the lens barrel, and a fan inside the lens barrel. An internal temperature detecting means for detecting the temperature of the cold junction of the thermopile element and outputting internal temperature information, and changing the output of the forced ventilation means in accordance with the external temperature information and the internal temperature information so that at least the background temperature is And cooling control means for increasing the output of the fan when the temperature becomes higher than the external temperature.

【0014】請求項6の障害物検出装置は、請求項1、
2、3、4または5記載の障害物検出装置における前記
集光光学系が前記サーモパイル素子の上空に切り取る角
度を前記サーモパイル素子の感度の半値角度に定めたも
のである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an obstacle detecting apparatus according to the first aspect.
The angle at which the condensing optical system cuts the space above the thermopile element in the obstacle detection device according to 2, 3, 4 or 5 is defined as a half angle of sensitivity of the thermopile element.

【0015】[0015]

【作用】請求項1の障害物検出装置では、熱交換構造が
鏡筒を介してサーモパイル素子の冷接点の温度を外部の
空気の温度(外気温)に追従させる。外部から取り入れ
た赤外線は、集光光学系で収束されてサ−モパイル素子
を照射し、その温接点を障害物の表面温度に応じた温度
に加温する。この温度は、障害物の表面温度よりも低い
が、外気温よりも確実に高い。従って、サ−モパイル素
子の温接点からは、外気温(冷接点)と障害物の表面温
度(温接点)の温度差に応じたアナログ電圧が出力され
る。
In the obstacle detecting device according to the first aspect, the heat exchange structure causes the temperature of the cold junction of the thermopile element to follow the temperature of outside air (outside air temperature) via the lens barrel. Infrared rays taken in from the outside are converged by the condensing optical system and irradiate the thermopile element, and the hot junction is heated to a temperature corresponding to the surface temperature of the obstacle. This temperature is lower than the surface temperature of the obstacle, but definitely higher than the outside air temperature. Therefore, an analog voltage corresponding to the temperature difference between the outside air temperature (cold junction) and the surface temperature of the obstacle (hot junction) is output from the hot junction of the thermopile element.

【0016】請求項2の障害物検出手段では、強制換気
手段が、サ−モパイル素子に至る赤外線の光路に沿った
鏡筒等の部材に外気を吹き付けて熱交換を促進し、その
温度を外気温に対して速やかに追従させる。
In the obstacle detecting means according to the second aspect, the forced ventilation means blows outside air to a member such as a lens barrel along an optical path of infrared rays reaching the thermopile element to promote heat exchange and reduce the temperature. Follow the temperature promptly.

【0017】請求項3の障害物検出手段では、外側筒体
と鏡筒の間の筒状の空間を利用して外気と鏡筒の熱交換
を行う。また、断熱処理された外側筒体が、例えば、直
射日光や車体内の熱源、装置取り付け部分の温度や温度
変化から、鏡筒はもちろんのこと、外部から取り入れた
空気をも遮断しており、これらの熱を鏡筒の温度分布に
影響させない。外部から取り入れた空気は、鏡筒に沿っ
て奥側に流れて鏡筒の全周と熱交換し、鏡筒の全体をす
みやかに外部気温に追従させる。すなわち、単なる熱伝
導に加えて、外部から取り入れた空気の流れによって
も、内部構造の温度分布の平準化と外気温への追従が達
成される。
In the obstacle detecting means of the third aspect, heat exchange between the outside air and the lens barrel is performed by utilizing the cylindrical space between the outer cylindrical body and the lens barrel. In addition, the outer cylindrical body that has been subjected to heat insulation, for example, blocks direct sunlight and heat sources in the vehicle body and the temperature and temperature changes of the device mounting part, as well as the barrel, and also blocks air taken in from the outside, These heats do not affect the temperature distribution of the lens barrel. The air taken in from the outside flows to the back side along the lens barrel, exchanges heat with the entire circumference of the lens barrel, and causes the entire lens barrel to immediately follow the external temperature. That is, in addition to mere heat conduction, the leveling of the temperature distribution of the internal structure and the following of the outside air temperature are achieved by the flow of air taken in from the outside.

【0018】請求項4の障害物検出手段では、赤外線透
過部材が外気の流入を妨げている鏡筒の内部空間に、開
口を通じて空気が流入する。外部から取り入れた空気が
鏡筒の外側と内側を同時に流れて効率的な熱交換を行な
う。開口を通じて鏡筒の内側に流れ込んだ空気は、集光
光学系、検出素子の支持部材等に対しても熱交換を行な
い、外部から入射した赤外線が検出素子に至るまでの経
路に位置する部材の温度を速やかに外気温度に追従させ
る。
In the obstacle detecting means according to the fourth aspect, air flows through the opening into the internal space of the lens barrel where the infrared transmitting member prevents the flow of outside air. Air taken in from the outside flows simultaneously outside and inside the lens barrel to perform efficient heat exchange. The air that has flowed into the lens barrel through the opening also exchanges heat with the light-collecting optical system and the support for the detection element, etc., and the air that enters from the outside reaches the detection element. The temperature is made to quickly follow the outside air temperature.

【0019】請求項5の障害物検出手段では、ファンの
強制換気動作によって、自然に頼るよりも飛躍的に多い
空気が鏡筒の熱交換に関与する。また、外気温度が急に
低下する等して、内部温度が相対的に高まった場合に
は、冷却制御手段がファンの出力を高めて、熱交換に関
与する空気の量を増大させ、さらに速やかな熱的な中和
をはかる。
In the obstacle detecting means according to the fifth aspect, by the forced ventilation operation of the fan, much more air is involved in the heat exchange of the lens barrel than naturally relying on. Also, when the internal temperature rises relatively, for example, due to a sudden drop in the outside air temperature, the cooling control means increases the output of the fan to increase the amount of air involved in heat exchange, and Thermal neutralization.

【0020】請求項1〜5の障害物検出装置では、「鏡
筒各部の一様な温度変化」、「外気温度に対する鏡筒各
部温度の速やかな追従性」によって、検出素子の雑音信
号を抑制したが、請求項6の障害物検出装置では、集束
光学系と検出素子の取り付け関係の最適化によって、サ
ーモパイル素子の出力のSN比を最大にする。このSN
比は、外部から取り入れた赤外線に起因してサーモパイ
ル素子が出力するアナログ電圧と、不要な赤外線の輻射
に起因する雑音信号との比である。
In the obstacle detecting apparatus according to the first to fifth aspects, the noise signal of the detecting element is suppressed by "uniform temperature change of each part of the lens barrel" and "quickly following the temperature of each part of the lens barrel with respect to the outside air temperature". However, in the obstacle detection device according to the sixth aspect, the S / N ratio of the output of the thermopile element is maximized by optimizing the mounting relationship between the focusing optical system and the detection element. This SN
The ratio is a ratio between an analog voltage output from the thermopile element due to infrared rays taken in from the outside and a noise signal due to unnecessary infrared radiation.

【0021】請求項6の障害物検出装置では、集光光学
系の断面が円形とされ、検出素子の上空から円錐状に集
束した赤外線を入射させる。この円錐の頂角の1/2に
相当する「集光光学系が検出素子の上空に切り取る角
θ」を、検出素子の感度の半値角に設定する。これより
も小さな角θは、検出素子に入射する必要な赤外線の量
を大きく削減させる。また、これよりも大きな角θは、
検出素子に入射する必要な赤外線の量の増加率よりも高
い増加率で、鏡筒や集束光学系から入射する不必要な赤
外線の量を増加させる。この事実は、実験により確かめ
られており、実施例中で詳しく説明している。
In the obstacle detecting device according to the sixth aspect, the condensing optical system has a circular cross section, and conical focused infrared rays are incident from above the detecting element. The “angle θ that the light-collecting optical system cuts over the detection element” corresponding to 1 / of the apex angle of the cone is set to the half-value angle of the sensitivity of the detection element. An angle θ smaller than this greatly reduces the amount of infrared light required to enter the detector. The larger angle θ is
The amount of unnecessary infrared rays incident from the lens barrel or the focusing optical system is increased at a rate higher than the rate of increase of the necessary amount of infrared rays incident on the detection element. This fact has been confirmed by experiments and is described in detail in the examples.

【0022】[0022]

【実施例】図1〜図5を参照して第1実施例を説明す
る。図1は第1実施例の障害物検出装置の説明図、図2
はセンシング部の構造の説明図、図3はサ−モパイルの
構造の説明図、図4は第1実施例における反射鏡の占有
角θとサ−モパイルのSN比特性の関係の説明図、図5
はサ−モパイルの入力角度範囲とSN比の理論的な関係
の説明図である。図2中、(a) は側断面図、(b) は反射
鏡側から見た断面図を示す。図4中、(a) はサ−モパイ
ルの指向特性、(b) はサ−モパイルのSN比特性を示
す。図5中、(a) はサ−モパイルの指向特性、(b) はサ
−モパイルのSN比特性を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of an obstacle detection device according to a first embodiment, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory view of the structure of the sensing unit, FIG. 3 is an explanatory view of the structure of the thermopile, and FIG. 4 is an explanatory view of the relationship between the occupation angle θ of the reflecting mirror and the SN ratio characteristic of the thermopile in the first embodiment. 5
FIG. 4 is an explanatory diagram of a theoretical relationship between an input angle range of a thermopile and an SN ratio. In FIG. 2, (a) is a side sectional view, and (b) is a sectional view seen from the reflecting mirror side. 4A shows the directional characteristics of the thermopile, and FIG. 4B shows the SN ratio characteristics of the thermopile. 5A shows the directivity of the thermopile, and FIG. 5B shows the SN ratio of the thermopile.

【0023】ここでは、鏡筒の底に凹面反射鏡を設け、
鏡筒の入口に、外部の空気の流入を阻止する赤外線透過
部材を配置する。鏡筒は、数10mm〜数100mmの
大きな口径を持ち、この口径を通じて入力させた赤外線
は、反射鏡によって、検出素子の直径数mm以下の入射
窓に集束される。
Here, a concave reflecting mirror is provided at the bottom of the lens barrel,
At the entrance of the lens barrel, an infrared transmitting member for blocking the inflow of external air is arranged. The lens barrel has a large diameter of several tens of mm to several hundreds of mm, and infrared rays input through this diameter are focused by a reflecting mirror on an entrance window having a diameter of several mm or less of the detection element.

【0024】そして、ここでは、外側筒体と鏡筒の間隔
に外部の空気を取り込み、ファンで強制換気して鏡筒と
熱交換させる。また、反射鏡がサーモパイルの上空に切
り取る角θを検出素子の感度の半値角に設定している。
Here, outside air is taken into the space between the outer cylinder and the lens barrel, and is forcedly ventilated by a fan to exchange heat with the lens barrel. Further, the angle θ at which the reflecting mirror cuts out above the thermopile is set to the half value angle of the sensitivity of the detection element.

【0025】図1において、センシング部10は、図中
の左方に位置する図示しない障害物から放射された赤外
線を検出する。すなわち、障害物から放射された赤外線
を内部のサーモパイル素子21に集束状態で入射させ、
サーモパイル素子21の温接点から障害物の表面温度に
応じたアナログ電圧を出力する。
In FIG. 1, a sensing unit 10 detects infrared rays emitted from an obstacle (not shown) located on the left side in the figure. That is, the infrared rays radiated from the obstacle are made to be incident on the internal thermopile element 21 in a focused state,
An analog voltage corresponding to the surface temperature of the obstacle is output from the hot junction of the thermopile element 21.

【0026】増幅器11は、センシング部10が出力す
るアナログ電圧を増幅する。A/D変換器12は、増幅
器11が出力したアナログ電圧をデジタル信号に変換し
て赤外線の強度情報を作成する。障害物検出部13は、
外気温センサ32の出力を参照して赤外線の強度情報を
判別し、赤外線の強度情報から演算した輻射源の温度が
外気温よりも一定幅以上高ければ、輻射源を障害物と判
断して、警報出力部14を作動させる。警報出力部14
は、図示しないブザ−やディスプレイを通じて、障害物
の存在を操作者に通報する。
The amplifier 11 amplifies the analog voltage output from the sensing unit 10. The A / D converter 12 converts the analog voltage output from the amplifier 11 into a digital signal to create infrared intensity information. The obstacle detection unit 13
The intensity information of the infrared ray is determined by referring to the output of the outside temperature sensor 32. If the temperature of the radiation source calculated from the intensity information of the infrared ray is higher than the outside temperature by a certain width or more, the radiation source is determined to be an obstacle, The alarm output unit 14 is operated. Alarm output unit 14
Notifies the operator of the presence of an obstacle through a buzzer or display (not shown).

【0027】センシング部10は、外気温を計測する外
気温センサ32に加えて、サーモパイル21の冷接点の
温度を計測する内部温度センサ33を備える。温度比較
部15は、外気温センサ32と内部温度センサ33の出
力を比較して、サ−モパイル21の冷接点と温接点の温
度差を演算する。モ−タ制御部16は、この温度差に応
じた電力をファン駆動用のモ−タ30に供給し、ファン
によってセンシング部10に取り込まれる外部の空気の
流量を調整する。すなわち、この温度差が拡大した際に
は、モ−タ30の出力を高めて、センシング部10にお
ける熱交換を促進する。
The sensing section 10 has an internal temperature sensor 33 for measuring the temperature of the cold junction of the thermopile 21 in addition to the external temperature sensor 32 for measuring the external temperature. The temperature comparing section 15 compares the outputs of the outside air temperature sensor 32 and the internal temperature sensor 33 to calculate the temperature difference between the cold junction and the hot junction of the thermopile 21. The motor control unit 16 supplies power corresponding to the temperature difference to the motor 30 for driving the fan, and adjusts the flow rate of external air taken into the sensing unit 10 by the fan. That is, when the temperature difference increases, the output of the motor 30 is increased to promote heat exchange in the sensing unit 10.

【0028】図2において、図1のセンシング10は、
断熱材で内張りされた円筒状のフレ−ム25の内側に円
筒状の鏡筒23を保持した二重構造である。フレ−ム2
5と鏡筒の間の筒状の空間が、外部から取り入れた空気
の流路となる。モータ30で駆動されるファン29は、
エアフィルタ27の側からこの筒状の空間に外部の空気
を取り入れて、鏡筒23の入口側から奥側に向かう熱交
換のための気流を形成し、エアフィルタ26の側から排
出する。エアフィルタ26、27は、センシング部10
の内部空間にごみやミストが侵入するのを防止する。
In FIG. 2, the sensing 10 of FIG.
It has a double structure in which a cylindrical lens barrel 23 is held inside a cylindrical frame 25 lined with a heat insulating material. Frame 2
The cylindrical space between 5 and the lens barrel serves as a flow path for air taken in from the outside. The fan 29 driven by the motor 30
External air is taken into the cylindrical space from the air filter 27 side to form an air flow for heat exchange from the entrance side of the lens barrel 23 to the back side, and is discharged from the air filter 26 side. The air filters 26 and 27 are connected to the sensing unit 10.
Prevents trash and mist from entering the interior space.

【0029】サ−モパイル21は、赤外線の入射窓を奥
側に向けて、鏡筒23を横断する柱状の支持材22に取
り付けられる。サーモパイル21は、鏡筒23の中心軸
上の中空位置に保持される。鏡筒23の内表面と支持材
22の表面全体は、反射防止のために黒く着色してあ
る。鏡筒23の奥側に連続して配置された反射鏡24は
鏡筒23内を進む赤外線を入口側に折り返して集光し、
サ−モパイル21の入射窓に入射させる。反射鏡24
は、その中心部にサ−モパイル21と同径の開口36を
設けている。開口36は、鏡筒23内の空気を流出させ
る排気口として機能するとともに、サ−モパイル21の
ナルシサス効果を抑制する。
The thermopile 21 is attached to a columnar support member 22 that crosses a lens barrel 23 with the infrared incident window facing the back. The thermopile 21 is held at a hollow position on the center axis of the lens barrel 23. The inner surface of the lens barrel 23 and the entire surface of the support member 22 are colored black to prevent reflection. The reflecting mirror 24 continuously arranged on the back side of the lens barrel 23 turns the infrared ray traveling inside the lens barrel 23 back to the entrance side and condenses,
The light enters the entrance window of the thermopile 21. Reflector 24
Is provided with an opening 36 having the same diameter as the thermopile 21 at the center thereof. The opening 36 functions as an exhaust port through which the air in the lens barrel 23 flows out, and also suppresses the Narcissus effect of the thermopile 21.

【0030】鏡筒23の入口には、赤外線透過材料(シ
リコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛等)から形成され
た窓板28が配置され、赤外線を鏡筒23に取り込む際
に汚れた空気の流入を阻止している。輻射源(人体等)
から放射された赤外線は、窓板28を透過して鏡筒23
内を奥に進み、反射鏡24によって集光されてサ−モパ
イル21に入射する。サーモパイル21は、この赤外線
で加温された温接点と、鏡筒23等に熱連絡した冷接点
との温度差を検知する。
At the entrance of the lens barrel 23, a window plate 28 made of an infrared transmitting material (silicon, germanium, zinc selenide, etc.) is arranged. It is blocking. Radiation source (human body, etc.)
The infrared radiation emitted from the
The light travels inward and is condensed by the reflecting mirror 24 and enters the thermopile 21. The thermopile 21 detects a temperature difference between the hot junction heated by the infrared rays and the cold junction thermally connected to the lens barrel 23 and the like.

【0031】鏡筒23の入口側には、鏡筒23を取り囲
んで複数の開口35が等間隔に形成される。窓板28で
閉じられた鏡筒23の内部空間には、フィルタ27を通
じて前方から取り込んだ空気の一部が開口35を通じて
流れ込む。そして、鏡筒23の内表面、支持材22、サ
−モパイル21等と熱交換した後に、反射鏡24の開口
36を通じて流れ出す。
On the entrance side of the lens barrel 23, a plurality of openings 35 are formed at equal intervals surrounding the lens barrel 23. Part of the air taken in from the front through the filter 27 flows through the opening 35 into the internal space of the lens barrel 23 closed by the window plate 28. Then, after having exchanged heat with the inner surface of the lens barrel 23, the support member 22, the thermopile 21 and the like, it flows out through the opening 36 of the reflecting mirror 24.

【0032】反射鏡24の開口36に対向させて、反射
鏡24と同一材料で形成されたキャップ31が配置され
る。キャップ31は、ファン29を駆動するモ−タ30
の軸の先端に固定され、サーモパイル21にモ−タ30
の側から不要な赤外線が入射するのを防止している。
A cap 31 made of the same material as the reflecting mirror 24 is disposed so as to face the opening 36 of the reflecting mirror 24. The cap 31 is a motor 30 for driving the fan 29.
And fixed to the thermopile 21 by the motor 30.
This prevents unnecessary infrared rays from entering from the side.

【0033】図3において、サ−モパイル21は、ベ−
ス62とキャップ61で機能部66を囲んで構成され
る。機能部66は、赤外線の吸収体である金黒64と、
微小な熱電対の集積回路であるサーモパイルチップ63
とで構成される。サーモパイルチップ63は、その温接
点が金黒64に熱連絡され、冷接点がベース62を通じ
て図2の支持材22に熱連絡されている。そして、支持
材22は、上述した熱交換構造によって、外気温に追従
している。従って、輻射源から放射された赤外線が金黒
64を輻射源の表面温度に応じた温度まで加温すると、
サーモパイルチップ63は、機能部66の部分的な温度
差、すなわち、支持材22(冷接点)と金黒64(温接
点)の温度差に応じたアナログ電圧を出力する。
In FIG. 3, the thermopile 21 has a base.
The functional unit 66 is surrounded by a cap 62 and a cap 61. The function unit 66 includes a gold black 64 that is an infrared absorber,
Thermopile chip 63 which is an integrated circuit of micro thermocouple
It is composed of The thermopile chip 63 has its hot junction thermally connected to the gold black 64 and its cold junction thermally connected to the support 22 of FIG. The support member 22 follows the outside air temperature by the heat exchange structure described above. Therefore, when the infrared radiation emitted from the radiation source heats the gold black 64 to a temperature corresponding to the surface temperature of the radiation source,
The thermopile chip 63 outputs an analog voltage corresponding to a partial temperature difference of the functional unit 66, that is, a temperature difference between the support member 22 (cold junction) and the gold black 64 (hot junction).

【0034】サ−モパイル21のキャップ61の頂部に
は、赤外線の入射窓であるシリコンフィルタ65が配置
される。シリコンフィルタ65を通じて、上空から入射
傾き角度ψで入射した赤外線は、金黒64に吸収され
て、機能部66に部分的な温度差を形成する。入射傾き
角度ψは、機能部66に垂直入射した際が0度、真横か
ら水平入射した際が90度である。
At the top of the cap 61 of the thermopile 21, a silicon filter 65, which is an incident window for infrared rays, is arranged. Infrared light incident from the sky at an incident angle of inclination ψ through the silicon filter 65 is absorbed by the gold black 64 and forms a partial temperature difference in the functional unit 66. The incident inclination angle ψ is 0 ° when vertically incident on the functional unit 66, and 90 ° when horizontally incident from the side.

【0035】図2において、反射鏡24がサーモパイル
21の上空に形成する円錐の頂角の半分に相当する角θ
は、サーモパイル21の感度の半値角に設定される。こ
の関係から、反射鏡24の直径と支持材22(サーモパ
イル21)の取り付け位置が定まり、この取り付け位置
を合焦点位置として反射鏡24の曲率が定まる。
In FIG. 2, an angle θ corresponding to a half of the apex angle of the cone formed by the reflecting mirror 24 above the thermopile 21 is shown.
Is set to the half angle of the sensitivity of the thermopile 21. From this relationship, the diameter of the reflecting mirror 24 and the mounting position of the support member 22 (the thermopile 21) are determined, and the curvature of the reflecting mirror 24 is determined using the mounting position as the focal point position.

【0036】角度θは、言い換えれば、反射鏡24がサ
ーモパイル21の上空に切り取る角度θであり、サーモ
パイル21から見て反射鏡24を見込む角度範囲の1/
2に等しい。サ−モパイル21の感度の半値角は、サ−
モパイル21の感度が50%になる角度である。角度θ
を感度の半値角とすることで、鏡筒23、反射鏡24に
よる熱放射の影響を極小にしてセンシング部10のSN
比を最大にする。
The angle θ is, in other words, the angle θ at which the reflecting mirror 24 cuts out above the thermopile 21, and is 1 / the angle range in which the reflecting mirror 24 is viewed from the thermopile 21.
Equal to 2. The half angle of sensitivity of the thermopile 21 is
The angle at which the sensitivity of the mopile 21 becomes 50%. Angle θ
Is the half-value angle of sensitivity, the influence of heat radiation by the lens barrel 23 and the reflecting mirror 24 is minimized, and the SN of the sensing unit 10
Maximize the ratio.

【0037】センシング部10のSN比は、サ−モパイ
ル21が受光する人体等からの赤外線量Aと、鏡筒2
3、反射鏡24からの赤外線量Bとの比A/Bを意味す
る。このSN比と角度θの関係は、計算機シュミレ−シ
ョンにより求めた。図4、図5を参照してこの関係を説
明する。
The S / N ratio of the sensing unit 10 is determined by the amount of infrared rays A from the human body and the like received by the thermopile 21
3. The ratio A / B with the amount of infrared rays B from the reflecting mirror 24 is meant. The relationship between the SN ratio and the angle θ was determined by computer simulation. This relationship will be described with reference to FIGS.

【0038】図4(a) において、サーモパイル21の感
度Tは、赤外線の入射傾き角度ψが10度までほぼ10
0%であるが、10〜50度の範囲で急低下し、60度
以上では0%である。そして、感度の半値角は34度で
ある。
In FIG. 4A, the sensitivity T of the thermopile 21 is approximately 10 when the incident angle of incidence ψ of infrared rays is 10 degrees.
It is 0%, but drops sharply in the range of 10 to 50 degrees, and is 0% at 60 degrees or more. The half angle of sensitivity is 34 degrees.

【0039】いくつかの角θと反射鏡23の直径(=鏡
筒直径)の組み合わせについて、この感度Tと角度ψの
関係を用いて、図2のセンシング部10におけるSN比
を計算機シュミレ−ションする。その結果が図4(b) で
ある。
For some combinations of the angle θ and the diameter of the reflecting mirror 23 (= barrel diameter), the SN ratio in the sensing unit 10 in FIG. 2 is calculated by using the relationship between the sensitivity T and the angle ψ. I do. The result is shown in FIG.

【0040】図4(b) において、3種類の鏡筒直径のい
ずれにおいても、サーモパイル21の感度の半値角34
度を角度θとした場合にSN比が最大である。ここで、
SN比を構成する信号Sは、サ−モパイル21が受光す
る人体等からの赤外線量を意味し、輻射雑音Nは、鏡筒
23と反射鏡24からの赤外線量を意味する。それぞれ
のSN比は、鏡筒直径100mm、θ=28度の値を0
dBとして相対値で表わしている。
In FIG. 4B, the half-value angle 34 of the sensitivity of the thermopile 21 is obtained for any of the three types of lens barrel diameters.
When the degree is the angle θ, the SN ratio is maximum. here,
The signal S constituting the S / N ratio indicates the amount of infrared rays received from the thermopile 21 from a human body or the like, and the radiation noise N indicates the amount of infrared rays from the lens barrel 23 and the reflecting mirror 24. Each S / N ratio is 0 when the lens barrel diameter is 100 mm and θ = 28 degrees.
It is expressed as a relative value as dB.

【0041】ところで、図3のサ−モパイル21の指向
特性(感度Tと角度ψの関係)が図4(a) のように不規
則になる理由の1つは、金黒64に届く赤外線の入射傾
き角度ψの範囲をシリコンフィルタ65やキャップ61
が制限するからである。シリコンフィルタ65やキャッ
プ61が無ければ、輻射源から見た金黒64の見かけの
面積と角度ψの関係をそのまま反映して、サ−モパイル
21の指向特性は図5(a) のようなCOSカ−ブにな
る。そして、このように理想化された指向特性のサーモ
パイル21の感度の半値角は60度である。
One of the reasons why the directional characteristics (the relationship between the sensitivity T and the angle ψ) of the thermopile 21 shown in FIG. 3 becomes irregular as shown in FIG. The range of the incident inclination angle ψ is set to the silicon filter 65 or the cap 61.
Is limited. If the silicon filter 65 and the cap 61 are not provided, the relationship between the apparent area of the gold black 64 as viewed from the radiation source and the angle ψ is reflected as it is, and the directional characteristic of the thermopile 21 becomes the COS as shown in FIG. Curve. The half value angle of the sensitivity of the thermopile 21 having the idealized directional characteristics is 60 degrees.

【0042】図5(a) の指向特性を用いて、図2のセン
シング部10におけるSN比を計算機シュミレ−ション
した。その結果が図5(b) である。
Using the directional characteristics shown in FIG. 5A, the S / N ratio in the sensing unit 10 shown in FIG. 2 was simulated by computer. The result is shown in FIG.

【0043】図5(b) において、理想化された指向特性
のサーモパイル21の場合、角度θを60度に設定すれ
ば、センシング部10のSN比が最大となり、放射源か
らの赤外線量Aに対する鏡筒23、反射鏡24からの赤
外線量Bの影響を最小にできる。従って、理想化された
指向特性のサーモパイル21の場合でも、角度θをセン
サの感度の半値角に設定すれば、図2のセンシング部1
0における障害物検知の信頼性を最大にまで高め得る。
In FIG. 5B, in the case of the thermopile 21 having idealized directional characteristics, if the angle θ is set to 60 degrees, the S / N ratio of the sensing unit 10 becomes maximum, and the amount of infrared radiation A from the radiation source becomes large. The influence of the infrared ray amount B from the lens barrel 23 and the reflecting mirror 24 can be minimized. Therefore, even in the case of the thermopile 21 having idealized directional characteristics, if the angle θ is set to the half value angle of the sensitivity of the sensor, the sensing unit 1 shown in FIG.
The reliability of obstacle detection at 0 may be maximized.

【0044】以上のように構成された第1実施例の障害
物検出装置では、サーモパイル21を採用して、サーモ
パイル21の冷接点を外気温に追従させる構成であるか
ら、外気温に等しい物体からの輻射に対しては、サーモ
パイル21の出力するアナログ電圧が基本的に0であ
る。そして、外部から空気を取り入れて鏡筒23、反射
鏡24と積極的に熱交換させる構成であるから、太陽光
の直射がセンシング部10に入射して、鏡筒23等の内
表面が部分的に加温された場合や、外気温が急低下して
鏡筒23等の温度が一時的に外気温よりも高まった場合
にも、鏡筒23等の温度を速やかに外気温に追従させ
て、サーモパイル21の出力する熱雑音レベルを低く抑
制する。
In the obstacle detecting device of the first embodiment configured as described above, the thermopile 21 is employed, and the cold junction of the thermopile 21 follows the outside temperature. , The analog voltage output from the thermopile 21 is basically zero. And since it is the structure which takes in air from the outside and heat-exchanges positively with the lens barrel 23 and the reflecting mirror 24, direct rays of sunlight are incident on the sensing part 10, and the inner surface of the lens barrel 23 etc. partially In the case where the temperature of the lens barrel 23 or the like temporarily rises from the outside temperature due to a sudden decrease in the outside temperature due to the outside temperature, The thermal noise level output from the thermopile 21 is suppressed to a low level.

【0045】従って、障害物検出部13における基準値
(障害物と判断すべき外気温との温度差)を小さくした
り、増幅器11のゲインを高めたりして、障害物検出装
置の感度を高めた場合でも、障害物検出部13がサーモ
パイル21の熱雑音を障害物と誤判断しないで済む。つ
まり、障害物検出部13における比較の基準値を拡大し
て雑音出力を無視する安易な方法を採用した場合のよう
に、低い表面温度の障害物や遠方の障害物を見逃す心配
が無い。
Therefore, the sensitivity of the obstacle detection device is increased by reducing the reference value (temperature difference from the outside air temperature to be determined as an obstacle) in the obstacle detection unit 13 or increasing the gain of the amplifier 11. In this case, the obstacle detection unit 13 does not have to erroneously determine the thermal noise of the thermopile 21 as an obstacle. In other words, there is no fear of missing an obstacle having a low surface temperature or a distant obstacle as in the case where an easy method of ignoring noise output by expanding the reference value of comparison in the obstacle detection unit 13 is adopted.

【0046】また、支持材22、鏡筒23、反射鏡24
には、熱伝導率の高いアルミや銅等の同一金属材料が採
用され、薄肉に形成して部材の熱容量を低くしている。
これにより、取り入れた空気との熱交換によって、各部
材の表面温度が速やかに外気温に追従する。そして、セ
ンシング部10におけるフレ−ム25と鏡筒23の二重
構造は、直射日光や付近の邪魔な熱源からの輻射を遮断
しており、鏡筒23の急激な温度変化を防止する。
The supporting member 22, the lens barrel 23, the reflecting mirror 24
Are made of the same metal material having high thermal conductivity, such as aluminum and copper, and are formed thin to reduce the heat capacity of the member.
Thereby, the surface temperature of each member quickly follows the outside air temperature by heat exchange with the taken-in air. The double structure of the frame 25 and the lens barrel 23 in the sensing unit 10 blocks direct sunlight and radiation from nearby undesired heat sources, and prevents a rapid change in the temperature of the lens barrel 23.

【0047】さらに、図1の温度比較部15、モータ制
御部16を設けて、外気温と内部温度の温度差が増大し
た場合にモータ30の出力を高め、熱交換に関与する空
気の流量を増加させる構成であるから、鏡筒23からサ
ーモパイル21の冷接点までの各部温度が外気温に対し
て速やかに追従する。つまり、外気温に比べて内部温度
が高くなっても、鏡筒23等からの輻射による熱雑音を
誤判断のレベルまで高めない。
Further, the temperature comparison unit 15 and the motor control unit 16 shown in FIG. 1 are provided to increase the output of the motor 30 when the temperature difference between the outside air temperature and the inside air temperature increases, and to reduce the flow rate of air involved in heat exchange. Since the temperature is increased, the temperature of each part from the lens barrel 23 to the cold junction of the thermopile 21 quickly follows the outside air temperature. That is, even if the internal temperature becomes higher than the outside air temperature, the thermal noise due to the radiation from the lens barrel 23 and the like is not increased to the level of erroneous determination.

【0048】図6は、第2実施例の障害物検出装置の説
明図である。第2実施例の障害物検出装置は、図1のセ
ンシング部10を図6のセンシング部40に置き換えて
構成され、図1のセンシング部10を除いた構成部分
は、そのまま第2実施例でも転用している。従って、図
6には、図2(a) に相当するセンシング部40の側断面
のみを示し、図1のセンシング部10を除いた構成部分
に関して重複する説明を省略している。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an obstacle detection device according to the second embodiment. The obstacle detection device of the second embodiment is configured by replacing the sensing unit 10 of FIG. 1 with the sensing unit 40 of FIG. 6, and the components other than the sensing unit 10 of FIG. are doing. Therefore, FIG. 6 shows only a side cross section of the sensing unit 40 corresponding to FIG. 2A, and redundant description of the components other than the sensing unit 10 of FIG. 1 is omitted.

【0049】図6において、センシング部40では、集
光手段として、図2の反射鏡24の替わりに赤外線光学
用のレンズ48を使用している。人体等からの赤外線
は、レンズ48によってサ−モパイル41上に集光され
る。
In FIG. 6, in the sensing section 40, a lens 48 for infrared optics is used as a light collecting means instead of the reflecting mirror 24 in FIG. Infrared light from a human body or the like is collected on the thermopile 41 by the lens 48.

【0050】第2実施例においては、サ−モパイル31
の冷接点は、熱伝導率の高い素材で形成された鏡筒43
と接続されている。さらに、鏡筒43からサ−モパイル
41の冷接点までの各部材は、ファン49によって空冷
されており、常に外気温と同温に保たれる。ファン49
を駆動するモ−タ50は、図1の実施例と同様に制御さ
れており、フレ−ム45の外側面に設けた外気温センサ
52と、鏡筒43の内壁面に設けた内部温度センサ53
の温度検出結果によって、常に最適な回転数となるよう
に制御されている。
In the second embodiment, the thermopile 31
Is a lens barrel 43 made of a material having high thermal conductivity.
Is connected to Further, each member from the lens barrel 43 to the cold junction of the thermopile 41 is air-cooled by the fan 49, and is always kept at the same temperature as the outside air temperature. Fan 49
The motor 50 is controlled in the same manner as in the embodiment of FIG. 1, and includes an outside air temperature sensor 52 provided on the outer surface of the frame 45 and an internal temperature sensor provided on the inner wall surface of the lens barrel 43. 53
Is controlled so as to always be the optimum rotation speed based on the temperature detection result.

【0051】フレ−ム45は、断熱材で形成されてお
り、鏡筒43との間に筒状の空間を形成している。ファ
ン49に付勢された外部の空気は、入口側のエアフィル
タ47を通じてフレ−ム45の内部空間に流れ込み、鏡
筒43に沿って進んで、出口側のエアフィルタ46を通
じて外部に排出される。
The frame 45 is made of a heat insulating material, and forms a cylindrical space between the frame 45 and the lens barrel 43. The external air urged by the fan 49 flows into the internal space of the frame 45 through the air filter 47 on the inlet side, advances along the lens barrel 43, and is discharged to the outside through the air filter 46 on the outlet side. .

【0052】鏡筒43は、熱容量を抑制した薄肉の円錐
形状に成型される。鏡筒43の内面の傾きは、レンズ4
8によって集光された赤外線がサ−モパイル41に入射
する最大角度αに合わせてある。なお、サ−モパイル4
1の中心からレンズ48を見込む角度θは、図3の解析
結果から、サ−モパイル41の感度の半値角と等しくな
っている。なお、鏡筒43の内面は反射防止のため、黒
く着色されている。
The lens barrel 43 is formed in a thin conical shape with a reduced heat capacity. The inclination of the inner surface of the lens barrel 43 is
8 is adjusted to the maximum angle α at which the infrared light condensed on the thermopile 41 is incident. The thermopile 4
The angle θ at which the lens 48 is viewed from the center of 1 is equal to the half-value angle of the sensitivity of the thermopile 41 from the analysis result of FIG. The inner surface of the lens barrel 43 is colored black to prevent reflection.

【0053】これらの作用により、第1実施例と同様、
センシング部40は、鏡筒43の熱放射による雑音が問
題とならない光学系となっている。
By these actions, as in the first embodiment,
The sensing unit 40 is an optical system in which noise caused by heat radiation of the lens barrel 43 does not matter.

【0054】第1実施例、第2実施例では、赤外線の検
出素子としてサ−モパイルを使用したが、赤外線を関知
する一次元のセンサアレイや二次元のイメ−ジセンサに
置き換えても良い。これにより、熱源の方位を併せて検
知できる。
In the first and second embodiments, a thermopile is used as an infrared detecting element. However, a one-dimensional sensor array or a two-dimensional image sensor that detects infrared light may be used. Thereby, the direction of the heat source can be detected together.

【0055】[0055]

【発明の効果】請求項1の障害物検出手段によれば、検
出素子がサ−モパイル素子だから、丈夫で壊れにくく、
ごみや水分による影響も受けにくい。また、出力電圧を
増幅する簡単な回路構成だけで赤外線を検出する機能を
発揮でき、全体の回路構成を小形化し易い。
According to the obstacle detecting means of the first aspect, since the detecting element is a thermopile element, it is strong and hard to break,
Less affected by garbage and moisture. Further, the function of detecting infrared rays can be exhibited only with a simple circuit configuration for amplifying the output voltage, and the overall circuit configuration can be easily reduced in size.

【0056】また、鏡筒の熱交換構造を介して冷接点の
温度を外気温に追従させる構成であるから、外気温度か
ら掛け離れた表面温度の物体に対してのみサ−モパイル
素子が出力を発生する。従って、鏡筒を冷却する必要が
なく、サ−モパイル素子の周辺回路も簡単で済み、複雑
な回路調整等も不要である。これにより、特別な冷却装
置がなくても信頼性の高い障害物検知が可能となり、シ
ステム全体が小形化、軽量化され、機器の取り付け構造
等も簡単で済む。
Further, since the temperature of the cold junction follows the outside air temperature through the heat exchange structure of the lens barrel, the thermopile element generates an output only for an object whose surface temperature is far from the outside air temperature. I do. Therefore, there is no need to cool the lens barrel, the peripheral circuit of the thermopile element can be simplified, and no complicated circuit adjustment is required. This makes it possible to detect obstacles with high reliability without a special cooling device, so that the entire system can be reduced in size and weight, and the structure for mounting the devices can be simplified.

【0057】また、熱交換構造が強制換気手段を含む場
合、冷接点と鏡筒の温度の追従性が改善された分、鏡筒
の部分的な温度上昇が起こりにくくなり、鏡筒の温度上
昇を障害物と誤検知する可能性が低くなる。
Further, when the heat exchange structure includes forced ventilation means, since the followability of the temperature between the cold junction and the lens barrel is improved, a partial temperature rise of the lens barrel does not easily occur, and the temperature of the lens barrel increases. Is less likely to be erroneously detected as an obstacle.

【0058】また、熱交換構造が外側筒体と鏡筒の間に
流路構造を形成している場合、外側筒体が外部からの熱
の流入を阻止するから、外部熱源(直射日光、エンジ
ン、コンプレッサ等)に起因する内部構造の部分的な温
度上昇の心配がなくなり、内部構造の各部とサーモパイ
ル素子の冷接点温度の格差が小さくなる。従って、サー
モパイル素子の出力に占める、内部構造の輻射雑音のレ
ベルが抑制され、障害物検出装置の感度を高くしても、
障害物を誤検知しないで済む。すなわち、障害物検出装
置の信頼性が高まる。
In the case where the heat exchange structure forms a flow path structure between the outer cylinder and the lens barrel, the outer cylinder prevents the inflow of heat from the outside, so that an external heat source (direct sunlight, engine , A compressor, etc.), there is no need to worry about a partial temperature rise in the internal structure, and the difference between the cold junction temperature of each part of the internal structure and the thermopile element is reduced. Therefore, the level of radiation noise of the internal structure occupying the output of the thermopile element is suppressed, and even if the sensitivity of the obstacle detection device is increased,
It is not necessary to erroneously detect an obstacle. That is, the reliability of the obstacle detection device is improved.

【0059】また、鏡筒に開口を設けて鏡筒内に空気を
分岐させる場合、開口を通じて鏡筒の内側に流れ込む空
気の熱交換によって、鏡筒の環境温度への追従性が改善
された分、環境温度の急激な変化に対しても、障害物を
誤検知しないで済む。
In the case where an opening is provided in the lens barrel and air is branched into the lens barrel, heat exchange of air flowing into the lens barrel through the opening improves the followability of the lens barrel to the environmental temperature. In addition, it is not necessary to erroneously detect an obstacle even when the ambient temperature changes suddenly.

【0060】また、外気温と内部温度の格差に応じてフ
ァンの出力を変化させる構成とした場合、障害物を誤検
知する可能性が高まった場合にのみ強制換気手段の出力
を増大させるから、それ以外の場合には、低出力を保っ
て、強制換気手段の節電を達成できる。また、低出力な
分、強制換気手段自身が検出素子に対する不必要な熱源
とならないで済む。もちろん、鏡筒の環境温度への追従
性が改善された分、障害物検出装置の信頼性が高まる。
そして、検出素子の感度を高く設定して、その分だけ鏡
筒の口径を小さくする等の手法を通じて、小型軽量で安
価な障害物検出装置を提供できる。
When the output of the fan is changed according to the difference between the outside air temperature and the inside air temperature, the output of the forced ventilation means is increased only when the possibility of erroneously detecting an obstacle increases. In other cases, power saving of the forced-ventilation means can be achieved while maintaining low output. In addition, because of the low output, the forced ventilation means does not need to be an unnecessary heat source for the detection element. Of course, the improvement in the followability of the lens barrel to the environmental temperature improves the reliability of the obstacle detection device.
Then, a small, lightweight, and inexpensive obstacle detection device can be provided by setting the sensitivity of the detection element to be high and reducing the diameter of the lens barrel by that amount.

【0061】また、集光光学系がサーモパイル素子の上
空に形成する円錐の頂角の1/2をサーモパイル素子の
感度の半値角度に設定した場合、検出素子の出力と雑音
信号の比が高まった分、雑音信号を障害物と誤検知する
可能性が低くなり、障害物検出装置の信頼性が高まる。
Further, when the half of the apex angle of the cone formed above the thermopile element by the condensing optical system is set to the half value angle of the sensitivity of the thermopile element, the ratio between the output of the detection element and the noise signal is increased. Accordingly, the possibility of erroneously detecting a noise signal as an obstacle is reduced, and the reliability of the obstacle detection device is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例の障害物検出装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an obstacle detection device according to a first embodiment.

【図2】センシング部の構造の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a structure of a sensing unit.

【図3】サ−モパイルの構造の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a thermopile structure.

【図4】第1実施例における反射鏡の占有角θとサ−モ
パイルのSN比特性の関係の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the relationship between the occupation angle θ of the reflecting mirror and the SN ratio characteristic of the thermopile in the first embodiment.

【図5】サ−モパイルの入力角度範囲とSN比の理論的
な関係の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a theoretical relationship between an input angle range of a thermopile and an SN ratio.

【図6】第2実施例の障害物検出装置の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an obstacle detection device according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、40 センシング部 11 増幅器(変換手段) 12 A/D変換器(変換手段) 13 障害物検出部(識別手段) 14 警報出力部 15 温度比較部(冷却制御手段) 16 モータ制御部(冷却制御手段) 21、41 サ−モパイル(検出素子) 22 支持材 23、43 鏡筒 24 反射鏡(集光光学系) 25、45 フレ−ム(外側筒体) 26、27、46、47 エアフィルタ 28 窓板(赤外線透過部材) 29、49 ファン(強制換気手段) 30、50 モ−タ(強制換気手段) 31 キャップ 32、52 外気温センサ(温度検出手段) 33、53 内部温度センサ(内部温度検出手段) 35、36 開口 48 レンズ 10, 40 Sensing unit 11 Amplifier (conversion unit) 12 A / D converter (conversion unit) 13 Obstacle detection unit (identification unit) 14 Alarm output unit 15 Temperature comparison unit (cooling control unit) 16 Motor control unit (cooling control) Means) 21, 41 Thermopile (detection element) 22 Supporting material 23, 43 Lens tube 24 Reflector (condensing optical system) 25, 45 Frame (outer cylinder) 26, 27, 46, 47 Air filter 28 Window plate (infrared transmitting member) 29, 49 Fan (forced ventilation means) 30, 50 Motor (forced ventilation means) 31 Cap 32, 52 Outside temperature sensor (temperature detection means) 33, 53 Internal temperature sensor (internal temperature detection) Means) 35, 36 aperture 48 lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−82988(JP,A) 特開 平2−234279(JP,A) 実開 平3−67947(JP,U) 実開 昭53−158964(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 8/12 G01J 1/02 G01V 8/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-82988 (JP, A) JP-A-2-234279 (JP, A) JP-A-3-67947 (JP, U) JP-A-53-947 158964 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01V 8/12 G01J 1/02 G01V 8/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 赤外線の強度を検出する検出素子と、 前記検出素子の出力から赤外線の強度情報を形成する変
換手段と、 外部から取り入れた赤外線を前記検出素子に導いて集光
状態で入力させる鏡筒および集光光学系と、 外部の空気温度を検知して外気温情報を出力する温度検
出手段と、 前記強度情報および外気温情報に基づいて障害物を判断
する識別手段と、を有する障害物検出装置において、 前記検出素子は、その冷接点を前記鏡筒に熱連絡して、
その温接点から前記赤外線の強度出力を発生させるサー
モパイル素子であり、かつ、 外部の空気を前記鏡筒に熱交換させる熱交換構造を設け
たことを特徴とする障害物検出装置。
1. A detecting element for detecting the intensity of infrared rays, a converting means for forming intensity information of infrared rays from an output of the detecting element, and an infrared ray taken from the outside guided to the detecting element and input in a condensed state. An obstacle having a lens barrel and a condensing optical system, temperature detecting means for detecting outside air temperature and outputting outside temperature information, and identification means for judging an obstacle based on the intensity information and outside temperature information. In the object detection device, the detection element thermally communicates its cold junction to the lens barrel,
An obstacle detection device, comprising: a thermopile element for generating the infrared intensity output from the hot junction; and a heat exchange structure for exchanging heat of external air with the lens barrel.
【請求項2】 前記熱交換構造は、前記外部の空気を取
り入れて、前記鏡筒に沿った強制的な空気流れを形成す
る強制換気手段を含むことを特徴とする請求項1記載の
障害物検出装置。
2. The obstacle according to claim 1, wherein the heat exchange structure includes a forced ventilation unit that takes in the outside air and forms a forced air flow along the lens barrel. Detection device.
【請求項3】 前記熱交換構造は、前記鏡筒の外側に筒
状の空間を形成して前記鏡筒を取り囲む、断熱処理した
外側筒体と、 前記筒状の空間に外部の空気を取り入れて、前記鏡筒の
全周に沿って流す流路構造と、を含むことを特徴とする
請求項1または2記載の障害物検出装置。
3. The heat exchange structure includes: a heat-insulated outer cylinder that forms a cylindrical space outside the lens barrel and surrounds the lens barrel; and external air is introduced into the cylindrical space. The obstacle detection device according to claim 1, further comprising: a flow channel structure that flows along the entire circumference of the lens barrel.
【請求項4】 前記鏡筒は、前記鏡筒の入口側に配置さ
れて外部の空気の流入を阻止する赤外線透過部材を有
し、 前記熱交換構造は、前記赤外線透過部材の内側位置の前
記鏡筒部材に複数の開口を設け、前記筒状の空間を流れ
る空気の一部を、前記鏡筒部材の内壁に沿って流す流路
構造を含むことを特徴とする請求項3記載の障害物検出
装置。
4. The optical system according to claim 1, wherein the lens barrel has an infrared transmitting member disposed on an entrance side of the lens barrel to block an inflow of external air, and the heat exchange structure includes an infrared transmitting member at an inner position of the infrared transmitting member. The obstacle according to claim 3, wherein a plurality of openings are provided in the lens barrel member, and a flow path structure that allows a part of air flowing through the cylindrical space to flow along an inner wall of the lens barrel member. Detection device.
【請求項5】 前記強制換気手段は、前記鏡筒の入り口
側から取り入れた前記外部の空気を前記鏡筒に沿って奥
側に付勢するファンと、 前記鏡筒の内側で前記サーモパイル素子の冷接点の温度
を検知して内部温度情報を出力する内部温度検出手段
と、 前記外気温情報および内部温度情報に応じて前記強制換
気手段の出力を変化させ、少なくとも前記冷接点の温度
が外部温度よりも高まった際に、前記ファンの出力を増
大させる冷却制御手段と、を含むことを特徴とする請求
項2、3または4記載の障害物検出装置。
5. A fan for urging the external air taken in from an entrance side of the lens barrel to a rear side along the lens barrel, wherein the forced ventilation means includes: a fan for energizing the thermopile element inside the lens barrel. Internal temperature detecting means for detecting the temperature of the cold junction and outputting internal temperature information; and changing the output of the forced ventilation means in accordance with the external temperature information and the internal temperature information, wherein at least the temperature of the cold junction is equal to the external temperature. 5. The obstacle detection device according to claim 2, further comprising: a cooling control unit configured to increase an output of the fan when the height of the obstacle is increased.
【請求項6】 前記集光光学系が前記サーモパイル素子
の上空に切り取る角度を、前記サーモパイル素子の感度
の半値角度に定めたことを特徴とする請求項1、2、
3、4または5記載の障害物検出装置。
6. The thermopile element according to claim 1, wherein an angle at which the light condensing optical system cuts the space above the thermopile element is a half-value angle of sensitivity of the thermopile element.
The obstacle detection device according to 3, 4, or 5.
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